Trabalho Efeito joule

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Efeito joule:
· O que é o efeito joule:
É conhecido como Efeito Joule, em homenagem ao Físico Britânico James Prescott Joule (1818-1889).
O efeito Joule é um fenômeno físico que consiste na conversão de energia elétrica em calor. Esse fenômeno ocorre quando algum corpo é atravessado por uma corrente elétrica. As constantes colisões que ocorrem entre os elétrons e os átomos que compõem a estrutura cristalina do corpo fazem com que sua temperatura aumente, fazendo com que parte da energia elétrica contida nos portadores de carga seja convertida em calor.
Para que haja dissipação de energia pelo efeito Joule, é necessário que o meio que é atravessado pela corrente elétrica apresente alguma resistência elétrica, que é a capacidade que o material tem de se opor à corrente elétrica. A resistência elétrica, portanto, define quanto calor será produzido enquanto o corpo estiver sendo atravessado por um fluxo de elétrons.
A partir da lei de Joule, é possível calcular a quantidade de calor dissipada por um condutor que é atravessado por uma corrente elétrica. Para fazermos uso dessa lei, é necessário que a resistência elétrica do material seja constante, bem como a corrente elétrica que o atravessa.
· Resistores:
O resistor é um dispositivo cujas principais funções são: dificultar a passagem da corrente elétrica e transformar energia elétrica em energia térmica por Efeito Joule. Entendemos a dificuldade que o resistor apresenta à passagem da corrente elétrica como sendo resistência elétrica. O material mais comum na fabricação do resistor é o carbono.
Representação do resistor:
· Resistência Elétrica:
O efeito joule tem origem na absorção da energia pelos resistores por onde transitam, o que acontece do seguinte modo:
Os elétrons da corrente se agitam, chocam os átomos dos condutores e os aquecem liberando calor. Graças aos resistores, que resistem à passagem da energia, a energia elétrica é transformada em energia térmica. É por esse motivo que muitos aparelhos têm resistores elétricos.
· Vantagens e desvantagens:
- O efeito joule permite o funcionamento de vários aparelhos utilizados no nosso dia a dia, sendo essa a sua vantagem.
- A baixa resistência pode provocar um curto circuito e essa é a sua desvantagem.
· Fórmula do efeito joule:
Onde:
Q – Calor (J ou cal)
i – corrente elétrica (A)
R – Resistência elétrica (Ω)
t – Intervalo de tempo (s)
· A quantidade de calor dissipado é diretamente proporcional à resistência elétrica, portanto, quanto maior for a resistência elétrica de um corpo, maior será a quantidade de calor que ele produzirá ao conduzir eletricidade.
· O tempo que uma corrente permanece a atravessar o corpo é diretamente proporcional à quantidade de calor dissipado.
· A fórmula apresentada mostra que a quantidade de calor que é dissipada é diretamente proporcional ao quadrado da corrente elétrica multiplicado pela resistência elétrica e pelo intervalo de tempo em que a corrente demorou a atravessar o corpo.
· Como o efeito Joule está relacionado à quantidade de energia que é dissipada por uma resistência elétrica, a unidade de medida dessa grandeza é o Joule (J), de acordo com o Sistema Internacional de Unidades, mas também é comum que se utilize a unidade de caloria (cal), em alguns contextos.
· Utilidades do efeito Joule:
Graças ao efeito Joule, é possível converter energia elétrica em calor, como fazemos em: 
· chuveiros,
· panelas elétricas,
· churrasqueiras elétricas,
· ferros de passar etc.
· Amperímetro térmico:
Amperômetros são aparelhos que medem a energia da corrente elétrica. Existem muitos modelos de amperômetros, fundamentados em diversos fenômenos físicos. Um deles, que se fundamenta no efeito Joule, é o chamado amperômetro térmico. Compreende em um fio metálico por onde passa uma corrente elétrica que se quer saber a intensidade. Em interlocução com esse fio encontra-se um ponteiro. Quando a corrente cruza, o condutor esquenta e se expande.
Sabe-se que esse crescimento é equivalente a mudança de temperatura; está é equivalente à quantidade de calor, que é equivalente ao quadrado da força da corrente. Então a expansão do fio é equivalente ao quadrado da força da corrente. Com o crescimento do fio o ponteiro se movimenta perante uma escala. O construtor do amperômetro mede essa escala de forma que cada disposição do ponteiro mostre a corrente que percorre o fio.
· Fornos
Na indústria nos laboratórios utilizam-se fornos elétricos para aquisição de temperaturas mais altas. O forno possui uma resistência elétrica que libera calor com o atravessar da corrente. Ele é encoberto por uma substância que conduz mal o calor, como o amianto, por exemplo. Dessa forma, o calor liberado pela resistência permanece dentro do forno.
· Aquecedores
Todos os aquecedores elétricos fundamentam-se no efeito Joule, independente de sua finalidade: um fogão elétrico, aquecedor elétrico, ferro de passar roupa, chuveiro elétrico, etc..
· Lâmpadas incandescentes
A lâmpada incandescente é formada por um fio de resistência R, denominado de filamento, contido em um bulbo. Uma ponta do fio é conectada a rosca da lâmpada; a outra conectada a uma parte do metal situado na base da lâmpada. Quando a lâmpada é enroscada no suporte, o filamento fica conectado ao circuito elétrico por meio da rosca e da peça. A quantidade de calor liberada pelo filamento eleva a temperatura até ele ficar incandescente e radiar luz.
· Fusíveis de segurança
Em uma instalação elétrica são utilizados fios com capacidade de suportar uma determinada intensidade de corrente. A corrente não pode alcançar valores muito mais altos do que o valor esperado porque caso contrário o calor liberado por efeito Joule pode derreter os fios e danificar a instalação. Porém, em um circuito podem ocorrer determinados acidentes que aumentam o valor da corrente. Para preservar a instalação conecta-se em sequência no circuito um condutor de chumbo. Se por acaso o valor da corrente aumentar, o calor liberado derrete antes o chumbo do que os demais condutores. O chumbo derretido cessa o circuito e a corrente para de circular.
RECAPTULANDO:
São equipamentos dotados de uma resistência que, se percorrida por uma corrente elétrica, produz grandes quantidades de calor.
O efeito Joule ocorre em qualquer material, condutor ou isolante, que apresente resistência elétrica não-nula. Esse fenômeno é mais expressivo em materiais isolantes.
· Riscos relacionados ao efeito Joule:
Os principais riscos relacionados ao efeito Joule são decorrentes do aumento de temperatura. Em instalações elétricas, deseja-se que fios condutores e outros aparelhos eletrônicos operem em temperaturas seguras, no entanto, fatores como instalações malfeitas, presença de umidade, poeira em excesso, fios descascados e a oxidação de componentes eletrônicos podem fazer com que suas resistências elétricas aumentem, levando à maior dissipação de calor, desse modo, aumentam-se as possibilidades de ocorrência de incêndios, por exemplo.
Além disso, a pele humana é altamente resistiva, ou seja, apresenta uma resistência elétrica muito alta, cerca de 80.000 Ω a 100.000 Ω quando seca. Por isso, ao entramos em contato com grandes correntes elétricas estamos sujeitos a, entre outras coisas, queimaduras profundas e de grande extensão.
Referencias:
HELERBROCK, Rafael. "Efeito Joule"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/efeito-joule.htm. Acesso em 13 de abril de 2022.
HELERBROCK, Rafael. "Efeito Joule"; Mundo Educação. Disponível em:< https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/o-efeito-joule-suas-aplicacoes.htm>. Acesso em 13 de abril de 2022.
“Efeito Joule”. Toda matéria. Disponivel em: < https://www.todamateria.com.br/efeito-joule/>. Acesso em 13 de abril de 2022.